Исследование автономных инверторов тока

Цель работы: изучение электромагнитных процессов в однофазных и трехфазных автономных инверторах тока (АИТ), их энергетических характеристик и освоение методов управления ими.

 

 

5.2.1. Вопросы для самоподготовки

1. В чем принципиальное отличие автономных инверторов и инверторов, ведомых сетью?

2. За счет каких источников осуществляется коммутация токов вентилей в автономных инверторах и инверторах, ведомых сетью?

3. Для однофазного автономного инвертора тока показать и объяснить зависимости от времени тока нагрузки и тока источника питания. Аналогичные диаграммы построить для трехфазного АИТ.

4. Каким образом в АИТ создается отрицательное напряжение на тиристорах после их выключения?

5. Из каких условий выбирается минимальное значение емкости конденсатора, подключаемого параллельно нагрузке АИТ?

6. Для обеспечения устойчивой работы АИТ как должна изменяться емкость конденсатора, подключаемого параллельно нагрузке, с увеличением сопротивления нагрузки R _Н, а также при изменении индуктивности нагрузки L _Н?

7. Нарисовать векторную диаграмму для первых гармоник токов и напряжений АИТ и с помощью её еще раз пояснить ответы по п. 5 и п. 6.

8. В чем заключается метод первой гармоники анализа электромагнитных процессов в АИТ? О каких параметрах режима АИТ можно получать информацию с помощью этого метода?

9. Построить внешнюю характеристику АИТ. Объяснить её с помощью векторных диаграмм первых гармоник токов и напряжений.

10. Перечислить области применения АИТ в электроэнергетике.

 

 

5.2.2. Предварительная подготовка

Программа предварительной подготовки.

1. Исходные данные для предварительной подготовки приведены в табл. 5.3. Частоту напряжения на нагрузке принять 50 Гц. Потерями в схеме пренебречь.

 

Таблица 5.3

Исходные данные для предварительной подготовки

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
L Н, мГн	0,46	0,89	1,2	0,46	0,88	1,2	0,46	0,88	1,2	0,46
R Н, Ом	2	1	1	2	1	1	2	1	1	2
t ВЫКЛ*, мкс	160	215	275	215	275	160	275	160	215	160

* t _ВЫКЛ - время выключения тиристоров.

 

2. Для однофазного АИТ, приняв L _Н=0, рассчитать минимально необходимую емкость конденсатора, обеспечивающего устойчивую работу при заданной величине R _Н (табл. 5.3) на частоте 50 Гц. Воспользуйтесь методом первой гармоники приняв δ ≥ 2·ω· t _ВЫКЛ.

3. По данным п.2 предварительной подготовки построить векторную диаграмму для первых гармоник всех напряжений и токов АИТ.

4. По данным п.2 построить следующие временные диаграммы:

- токов тиристоров;

- тока в диагонали моста (цепи переменного тока АИТ);

- тока в диагонали моста (первая гармоника);

- тока нагрузки;

- тока нагрузки (первая гармоника);

- напряжения на нагрузке;

- напряжения на нагрузке (первая гармоника);

- напряжения на шинах постоянного тока АИТ;

- напряжения на одном тиристоре.

Показать угол δ. При этом примите L н=0, δ=φ_И.

5. Выполнить п. 2 – 4 программы подготовки для заданных по варианту R _Н и L _Н (табл. 5.3).

6. Подготовить данные для синхронизации шестиканальной СИФУ и однофазного АИТ: выбрать опорные синусоиды из шести каналов СИФУ для четырех каналов, исходя из особенностей работы однофазного АИТ.

7. Ознакомиться с программой испытаний (п. 5.2.3).

8. По каждому пункту программы испытаний продумать и перечислить действия (операции), которые надо провести, и в том порядке, который необходим для выполнения соответствующего пункта программы. Подготовить таблицы, системы координат и расчетные выражения для обработки экспериментальных данных.

9. Начертить принципиальную электрическую схему, которая будет собираться на стенде и которая позволит полностью выполнить программу испытаний однофазного АИТ. Для обеспечения работы АИТ взять низковольтную конденсаторную батарею стенда. При выполнении этого пункта ориентируйтесь на описание лабораторного стенда и его элементов.

10. Для трехфазного АИТ при симметричной активной нагрузке, собранной по схеме «звезда», и С =0 построить диаграммы:

- токов всех тиристоров и фаз;

- напряжений линейных;

- напряжения на одном тиристоре;

- напряжения шин постоянного тока.

Показать угол δ.

11. Для трехфазного АИТ при симметричной нагрузке, собранной в «звезду» и найденной в п. 2 предварительной подготовки, емкости конденсаторов С, соединенных в «треугольник», для L _Н=0 построить диаграммы:

- токов всех тиристоров и фаз;

- напряжений линейных;

- напряжения на одном тиристоре;

- напряжения шин постоянного тока.

Показать угол δ.

12. Принять значения L _Н и R _Н из варианта (табл. 5.3) и, пользуясь методом первой гармоники, построить диаграммы, указанные в п. 10 программы предварительной подготовки.

13. Начертить принципиальную электрическую схему, которая будет собираться на стенде и которая позволит полностью выполнить программу испытаний (п. 5.2.3) трехфазного АИТ. Для обеспечения работы АИТ взять низковольтную конденсаторную батарею.

14. По каждому пункту программы испытаний продумать и перечислить действия (операции), которые надо провести, в том порядке, который необходим для выполнения соответствующего пункта программы. Подготовить таблицы, системы координат и расчетные выражения для обработки экспериментальных данных.

 

 

Программа испытаний

1. Выполнить синхронизацию СИФУ для выпрямителя (левая половина стенда). На правой половине стенда выполните настройку СИФУ, обеспечивающую формирование импульсов управления тиристорами, необходимое для работы однофазного АИТ.

2. Собрать схему однофазного АИТ. В качестве источника питания взять левый мост, работающий в режиме выпрямления и реактор L_d.

3. Подать токи управления на тиристоры АИТ.

4. Включить выпрямитель. Установить постоянный ток инвертора 5…15 А. При испытаниях АИТ следить за величиной тока I_d и не допускать продолжительной работы стенда (>15 с) с токами больше 15 А при «опрокидывании» инвертора.

5. Проверить правильность работы АИТ с помощью осциллографа.

6. Измерить:

- постоянный ток инвертора I_d;

- напряжение на шинах постоянного тока инвертора U_d;

- напряжение на нагрузке инвертора U _H;

- угол δ АИТ.

7. Снять осциллограммы:

- напряжение на шинах постоянного тока АИТ u_d;

- напряжение на нагрузке АИТ u _Н;

- напряжение на тиристоре АИТ u _В;

- ток диагонали моста (ток инвертора) i _И.

8. Снять зависимость значений U _Н, U_d и δ от величины R _Н при постоянном значении I_d. Величину тока выберите в пределах 1…4 А.

9. Выполнить синхронизацию СИФУ трехфазного АИТ.

10. Собрать схему трехфазного АИТ. Нагрузку 2 Ом соединить в «звезду».

11. Запустить трехфазный АИТ. Выставить постоянный ток 3...10 А. Работу АИТ контролировать осциллографом.

10. Измерить:

- линейные напряжения на нагрузке АИТ U _Н;

- напряжение на шинах постоянного тока АИТ U_d;

- постоянный ток инвертора I_d;

- угол δ АИТ.

11. Снять осциллограммы:

- напряжение на шинах постоянного тока АИТ u_d;

- напряжение на нагрузке АИТ u _Н (линейное);

- напряжение на тиристоре АИТ u _В;

- ток фазы инвертора i _И.

 

 

Содержание отчета

1. Результаты предварительной подготовки

2. Измеренные параметры режимов однофазного и трехфазного АИТ, осциллограммы.

3. Графики экспериментальных зависимостей.

4. Выводы по каждому пункту испытаний.